Pengertian Massa Jenis
Massa suatu benda adalah ukuran banyak zat yang terkandung dalam suatu benda. Sedangkan massa jenis adalah besaran yang menunjukkan perbandingan antara massa dengan volume suatu benda. (Tipler,1996)
Secara matematis dapat ditulis dengan persamaan:
ρ = massa jenis air (kg/m3)
m = massa benda (kg)
v = volume benda (m3)
Pengertian Hukum Archimedes
Ketika kita menimbang batu di dalam air, berat batu yang terukur pada timbanggan pegas menjadi lebih kecil dibandingkan dengan ketika menimbang batu di udara (tidak di dalam air). Massa batu yang terukur pada timbangan kecil karena ada gaya apung yang menekan batu ke atas. Efek yang sama akan dirasakan ketika kita mengangkat benda apapun dalam air. Batu atau benda apapun akan terasa lebih ringan jika diangkat dalam air. Hal ini bukan berarti bahwa sebagian batu atau benda yang diangkat hilang sehingga berat batu menjadi menjadi lebih kecil, tetapi karena adanya gaya apung. Arah gaya apung ke atas, alias searah dengan gaya angkat yang kita berikan pada batu tersebut sehingga batu atau benda apapun yang diangkat di dalam air terasa lebih ringan (Tipler, 2001).
Massa suatu benda adalah ukuran banyak zat yang terkandung dalam suatu benda. Sedangkan massa jenis adalah besaran yang menunjukkan perbandingan antara massa dengan volume suatu benda. (Tipler,1996)
Secara matematis dapat ditulis dengan persamaan:
ρ = m/v ... (1)
dimana,ρ = massa jenis air (kg/m3)
m = massa benda (kg)
v = volume benda (m3)
Pengertian Hukum Archimedes
Ketika kita menimbang batu di dalam air, berat batu yang terukur pada timbanggan pegas menjadi lebih kecil dibandingkan dengan ketika menimbang batu di udara (tidak di dalam air). Massa batu yang terukur pada timbangan kecil karena ada gaya apung yang menekan batu ke atas. Efek yang sama akan dirasakan ketika kita mengangkat benda apapun dalam air. Batu atau benda apapun akan terasa lebih ringan jika diangkat dalam air. Hal ini bukan berarti bahwa sebagian batu atau benda yang diangkat hilang sehingga berat batu menjadi menjadi lebih kecil, tetapi karena adanya gaya apung. Arah gaya apung ke atas, alias searah dengan gaya angkat yang kita berikan pada batu tersebut sehingga batu atau benda apapun yang diangkat di dalam air terasa lebih ringan (Tipler, 2001).
Gaya apung terjadi karena adanya perbedaan tekanan fluida pada kedalaman yang berbeda.Tekanan fluida bertambah terhadap kedalam.Semakin dalam fluida (zat cair), semakin besar tekanan fluida tersebut. Ketika sebuah benda dimasukkanke dalam fluida, maka akan terdapat perbedaan tekanan antara fluida pada bagian atas benda dan tekanan fluida pada bagian bawah benda. Fluida yang terletak pada bagian bawah benda memiliki tekanan yang lebih besar daripada fluida yang berada dibagian atas benda.
Apabila benda yang dimasukkan ke dalam fluida terapung, di mana bagian benda yang tercelup hanya sebagian, maka volume fluida yang dipindahkan sama dengan volume bagian benda yang tercelup dalam fluida tersebut. Tidak peduli apapun benda benda dan bagaimana bentuk benda tersebut, semuanya akan mengalami hal yang sama. Ini adalah buah karya Archimedes yang saat ini diwariskan kepada kitaa dan lebih dikenal dengan julukan “Prinsip Archimedes”. Prinsip Archimedes menyatakan bahwa :“Ketika sebuah benda tercelup seluruhnya atau sebagian di dalam zat cair, zat cair akan memberikan gaya ke atas (gaya apung) pada benda, dimana besarnya gaya ke atas (gaya apung) sama dengan zat cair yang dipindahkan” (Giancolli, 1989).
Dalam kehidupan sehari-hari sering kita jumpai bahwa batu terasa lebih ringan bila diangkat di dalam air, kapal yang terbuat dari besi dapat terapung di atas permukaan air laut.Orang pertama yang menjelaskan peristiwa di atas adalah Archimedes, yang menyatakan bahwa di dalam air timba akan mendapat gaya ke atas sehingga timba terasa ringan. (Tipler, 1996)
Dari gambar 1 dapat kita lihat bahwa besarnya berat benda di udara adalah:
Dari persamaan (3) di atas tampak jelas bahwa Wair lebih kecil dari Wudara. Jadi berat benda dalam air lebih keci dari pada di udara.
Suatu benda yang dicelupkan seluruhnya atau sebagian kedalam flulida akan mengalami gaya ke atas yang sama dengan berat fluida yang dipindahkannya. (Tipler, 1996)
Selanjutnya dikenal dengan Hukum Archimedes. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:
Gaya ke atas = Berat fluida yang dipindahkan.
Fa = Wf
Fa = mf . g
Sehingga :
Fa = ρf . g .vbf
Gambar 1. Fenomena hukum Archimedes
Wudara = W = m.g ... (2)
Sedangkan berat benda di dalam air, yaitu :
Wair = W - Fa = m.g - Fa ... (3)
dimana ,
m = massa benda (kg)
g = percepatan grafitasi bumi (m/s2)
W = berat benda (N)
Fa = gaya ke atas (N)
Suatu benda yang dicelupkan seluruhnya atau sebagian kedalam flulida akan mengalami gaya ke atas yang sama dengan berat fluida yang dipindahkannya. (Tipler, 1996)
Gambar 2. Gaya benda yang dicelupkan
Gaya ke atas = Berat fluida yang dipindahkan.
Fa = Wf
Fa = mf . g
Sehingga :
Fa = ρf . g .vbf
dimana,
Fa = gaya ke atas (N)
ρf = massa jenis fluida (kg/m3)
g = percepatan grafitasi bumi (m/s2)
vbf = volume benda yang tercelup dalam fluida (m3)
Daftar Pustaka
Giancolli, Douglas C. 1989. Fisika Dasar Jilid II. Jakarta: Erlangga
Tipler A.Paul. 1996. Fisika Untuk Sains dan Teknik, Edisi Ke Tiga Jilid I. Jakarta: Erlangga
Tipler A.Paul. 2001. Fisika Untuk Sains dan Teknik, Edisi Ke Tiga jilid I. Jakarta: Erlangga